計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)中斷技術(shù)知識(shí)考試題

1、第八章習(xí)題參考答案8.1 什么是中斷？ 采納中斷技術(shù)有哪些好處？答：中斷是指由CPU內(nèi)/外部事件引起或由程序的預(yù)先安排， 使CPU中斷正在運(yùn)行的正常程序（主程序），而轉(zhuǎn)到為該內(nèi)部/外 部事件或預(yù)先安排的事件服務(wù)程序，待服務(wù)完畢，再返回被臨時(shí) 中斷的正常程序處接著執(zhí)行正常程序的過(guò)程。采納中斷技術(shù)，能夠使計(jì)算機(jī)方便地實(shí)現(xiàn)如下一些操作：(1)分時(shí)操作。有了中斷系統(tǒng)， CPU能夠命令多個(gè)外部設(shè)備 同時(shí)工作，CPU分時(shí)操縱這些外設(shè)，大大提高了 CPU的吞吐率。( 2)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。當(dāng)計(jì)算機(jī)用于實(shí)時(shí)操縱，系統(tǒng)要求計(jì)算 機(jī)為它服務(wù)的時(shí)刻是隨機(jī)的，而中斷系統(tǒng)中這種請(qǐng)求 - 響應(yīng)模式 正好迎合了實(shí)時(shí)系統(tǒng)的需求。

2、( 3)故障處理。 計(jì)算機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中， 往往會(huì)出現(xiàn)一些故障， 如電源掉電、存儲(chǔ)出錯(cuò)、運(yùn)算溢出等。有了中斷系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)上 述情況時(shí)，CPU能夠隨時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)行故障處理程序，自行處理故障 而不必停機(jī)。隨著微型計(jì)算機(jī)的進(jìn)展，中斷系統(tǒng)不斷增加新的功能，中斷 系統(tǒng)甚至能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中軟硬件資源的自動(dòng)治理。8.2 什么叫中斷系統(tǒng)？它具備哪些功能？ 答：把能夠?qū)崿F(xiàn)中斷全部功能的軟件、硬件的總稱稱為中斷系統(tǒng)。不同計(jì)算機(jī)的中斷系統(tǒng)，其具體實(shí)現(xiàn)可能不盡一樣，但中斷 系統(tǒng)的差不多功能是相同的。中斷系統(tǒng)的差不多功能如下：1能實(shí)現(xiàn)中斷響應(yīng)、中斷處理（服務(wù)） 、中斷返回和中斷屏 蔽。這是中斷系統(tǒng)最差不多的功能。2能實(shí)現(xiàn)

3、中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)（治理） 。即當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí) 申請(qǐng)中斷時(shí)，CPU如何能夠優(yōu)先響應(yīng)最緊急的中斷申請(qǐng)。3.能實(shí)現(xiàn)中斷嵌套。即當(dāng)CPU正在為優(yōu)先級(jí)較低的中斷源服 務(wù)時(shí)，具有較高優(yōu)先級(jí)的中斷源提出中斷申請(qǐng)，現(xiàn)在中斷系統(tǒng)應(yīng) 當(dāng)同意較高優(yōu)先級(jí)的中斷源中斷較低優(yōu)先級(jí)的中斷源，待較高優(yōu) 先級(jí)的中斷處理完成后，再接著處理較低優(yōu)先級(jí)的中斷，這種中 斷服務(wù)程序再被中斷的過(guò)程稱為中斷嵌套。8.3 何謂非屏蔽中斷和可屏蔽中斷？ 答：非屏蔽中斷是指用戶不能用軟件屏蔽的中斷。它是通過(guò) 8086的NMI引腳進(jìn)入。非屏蔽中斷不受中斷同意標(biāo)志IF的阻礙，當(dāng)NMI線上一旦有請(qǐng)求時(shí)，CPU便在執(zhí)行完當(dāng)前指令后，立即予 以響應(yīng)。因此

4、，這種中斷通常用來(lái)處理系統(tǒng)的緊急事件和重大故 障，如系統(tǒng)的掉電處理、內(nèi)存或 I/O 總線的奇偶錯(cuò)誤等?？善帘沃袛嗍侵赣脩裟軌蛴弥噶罱购屯獾闹袛?。它是來(lái)自CPU的INTR端的中斷。當(dāng)CPU攵到可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)， 是 否予以響應(yīng)取決于中斷同意標(biāo)志 IF的狀態(tài)。若IF=1，貝U CPU在 執(zhí)行完當(dāng)前指令后，響應(yīng)中斷請(qǐng)求；若IF=0 ,則禁止可屏蔽中斷?？善帘沃袛嗤ǔＳ糜诟鞣N外部設(shè)備的中斷。微型計(jì)算機(jī)配置 的外部設(shè)備一般有硬盤(pán)、軟盤(pán)、鍵盤(pán)、顯示器和打印機(jī)等。這些 外部設(shè)備通過(guò)8259A可編程中斷操縱器與 CPU相連，8259A接收 來(lái)自外設(shè)的中斷請(qǐng)求，由 8259A向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。8.4

5、 CPU 在什么情況下才響應(yīng)中斷（可屏蔽）？答：一個(gè)可屏蔽中斷若想得到CPU的響應(yīng)，必須同時(shí)滿足以下所有條件：首先，CPU應(yīng)收到一個(gè)可靠的中斷請(qǐng)求信號(hào)，且該中斷請(qǐng)求 信號(hào)應(yīng)一直保持到它被響應(yīng)為止。其次，在中斷請(qǐng)求的同時(shí)，沒(méi)有更高級(jí)的請(qǐng)求信號(hào)發(fā)生。即 那個(gè)中斷請(qǐng)求應(yīng)該是當(dāng)前申請(qǐng)中斷的、且沒(méi)有被屏蔽的、優(yōu)先級(jí) 最高的中斷源。第三，CPU內(nèi)部應(yīng)處在開(kāi)中斷（同意中斷）狀態(tài)。對(duì)8086CPU 應(yīng)設(shè)置 IF=1 。第四，CPU至少要在當(dāng)前指令執(zhí)行完成時(shí)才可能響應(yīng)中斷。事實(shí)上，CPU只在特定的時(shí)刻（當(dāng)前指令周期最后一個(gè)總線周期 的最后一個(gè)時(shí)鐘周期）才采樣有無(wú)中斷申請(qǐng)。第五，假如遇到CPU正在執(zhí)行中斷返回指令

6、（IRET），或CPU 正在對(duì)中斷資源進(jìn)行操作 （如執(zhí)行 STI 指令），則要在現(xiàn)行指令執(zhí) 行完后接著再執(zhí)行一條其他指令，此后才能響應(yīng)新的中斷。這么 做的目的是為了隔離兩個(gè)中斷。8.5 什么叫中斷優(yōu)先權(quán) （級(jí)） ？有哪些解決中斷優(yōu)先權(quán) （級(jí)） 的方法？答：大多數(shù)的處理機(jī)系統(tǒng)差不多上多中斷源單申請(qǐng)線的系統(tǒng)，即多個(gè)中斷源共用同一條中斷申請(qǐng)線向CPU申請(qǐng)中斷。因此首先要解決系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí) CPU 優(yōu)先響應(yīng)哪個(gè)中斷源的中斷申請(qǐng)問(wèn)題，即讓哪個(gè)中斷源的中斷申 請(qǐng)優(yōu)先通過(guò)唯一的中斷申請(qǐng)線向CPU申請(qǐng)中斷。為此，提出了中斷優(yōu)先級(jí)的概念。CPU總是首先響應(yīng)當(dāng)前申請(qǐng)中斷的、最高優(yōu)先 權(quán)

7、的請(qǐng)求。軟件查詢中斷源及優(yōu)先級(jí)排隊(duì)方法。該方法的要緊思想是： 多個(gè)中斷源的中斷申請(qǐng)通過(guò)一個(gè)“或”邏輯后由同一引腳向 CPU 申請(qǐng)中斷，同時(shí)在中斷接口電路中設(shè)置一個(gè)中斷請(qǐng)求鎖存器，以 保存各個(gè)中斷源的中斷申請(qǐng)。CPU中斷響應(yīng)，在關(guān)閉中斷、愛(ài)護(hù)斷點(diǎn)和標(biāo)志寄存器內(nèi)容后，轉(zhuǎn)入系統(tǒng)唯一的、為所有中斷源所共 用的中斷服務(wù)程序入口執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中用 軟件查詢的方法查找中斷源，從而將程序轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷服務(wù)程 序。顯然，按照先查到的先服務(wù)的思想，軟件查詢的順序確實(shí)是 中斷優(yōu)先級(jí)的順序。實(shí)現(xiàn)這種軟件查詢中斷源及優(yōu)先級(jí)排隊(duì)方法 所需的硬件接口邏輯特不簡(jiǎn)單，改變各中斷源的優(yōu)先級(jí)次序也特 不方便，但缺

8、點(diǎn)是軟件查詢所需的時(shí)刻較長(zhǎng)。因此這種方法要緊 用于系統(tǒng)規(guī)模較小、對(duì)響應(yīng)時(shí)刻要求不太高的場(chǎng)合。鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)邏輯。多個(gè)中斷源的中斷申請(qǐng)通過(guò)一個(gè)“或”邏輯后由同一引腳向 CPU申請(qǐng)中斷，同時(shí)設(shè)置中斷請(qǐng)求觸 發(fā)器以保存各個(gè)中斷源的中斷申請(qǐng)。各中斷源還需預(yù)備一個(gè)唯一 標(biāo)識(shí)該中斷源的的標(biāo)識(shí)碼一中斷矢量，已備CPU在響應(yīng)中斷時(shí)依照此標(biāo)識(shí)碼來(lái)推斷中斷的來(lái)源以及將要轉(zhuǎn)入的中斷服務(wù)程序入 口。來(lái)自CPU的中斷響應(yīng)信號(hào)TNTA通過(guò)多個(gè)與門(mén)逐次向后傳送， 形成一個(gè)傳送Inta信號(hào)的鏈條，稱為菊花鏈。每個(gè)中斷源的中斷 優(yōu)先級(jí)由它們?cè)阪湕l中的位置來(lái)決定。處于鏈?zhǔn)椎闹袛嘣淳哂凶?高的優(yōu)先級(jí)，鏈尾中斷源的優(yōu)先級(jí)最低。在當(dāng)前申請(qǐng)中斷的中斷 源中，只有收到有效INTA信號(hào)的中斷源，才有資格打開(kāi)三態(tài)緩沖 器向數(shù)據(jù)總線釋放其中斷矢量。處在鏈條前端的中斷源，能夠中 斷處于鏈條后端正在進(jìn)行服務(wù)的中斷源。鏈?zhǔn)絻?yōu)先權(quán)排隊(duì)邏輯電 路比較簡(jiǎn)單，中斷響應(yīng)速度快（只取決于門(mén)電路的延遲時(shí)刻），但隨著中斷源個(gè)數(shù)的增加鏈條的長(zhǎng)度也隨之增加，中斷源個(gè)數(shù)過(guò)多時(shí)也阻礙中斷響應(yīng)速度同時(shí)電路也顯龐大，此外，調(diào)整中斷源的 優(yōu)先級(jí)次序也比較苦惱。編碼器和比較器優(yōu)先級(jí)排隊(duì)邏輯。具有中斷請(qǐng)求寄存、中斷 屏蔽、 中斷嵌套、 自動(dòng)